Un guide pratique sur humidité du sol, des capteurs de conductivité électrique (EC), de pH, de conditions climatiques et Modbus RS485 pour une irrigation plus précise des serres.
La chaleur, la sécheresse et les restrictions d'irrigation font de la gestion de l'eau un enjeu quotidien pour les producteurs sous serre, et non plus seulement un objectif de durabilité à long terme.
En août 2026, le Centre commun de recherche de la Commission européenne a indiqué que la chaleur persistante et les déficits hydriques avaient endommagé les cultures d’été dans certaines régions d’Europe occidentale et centrale. Dans certaines zones touchées, les rendements prévisionnels des cultures d’été étaient inférieurs de 14% à la moyenne sur cinq ans, tandis que la pénurie d’eau d’irrigation et les restrictions locales aggravaient encore la situation. Bien que les serres offrent davantage de contrôle que les cultures en plein champ, elles ne sont pas à l’abri des températures élevées, de l’évolution des besoins des cultures ou des contraintes d’approvisionnement en eau.
C'est là que les capteurs intelligents pour serres deviennent des outils pratiques. En surveillant en permanence la zone racinaire, l'eau d'irrigation et le climat de la serre, les producteurs peuvent remplacer leurs hypothèses fixes par des données réelles. L'objectif n'est pas simplement d'installer davantage de capteurs, mais de créer un système de surveillance qui aide le programmateur d'irrigation ou de fertigation à fournir la bonne quantité d'eau et de nutriments au bon moment.
Pourquoi les capteurs intelligents pour serres sont-ils importants au-delà de l'irrigation programmée ?
Une minuterie suit un programme, mais les besoins en eau des cultures ne restent pas constants.
Les besoins varient en fonction du rayonnement solaire, de la température de l'air, de l'humidité, du stade de développement de la culture, de la densité des plantes, du substrat, de la ventilation et de l'historique d'irrigation. Un programme adapté à une matinée douce peut entraîner un manque d'eau lors d'un après-midi exceptionnellement chaud. Ce même programme peut entraîner un excès d'eau lorsque le rayonnement diminue ou que l'absorption par les cultures ralentit.
Cela peut notamment avoir les conséquences suivantes :
- une consommation inutile d'eau et d'engrais ;
- perte de nutriments due au drainage ;
- une conductivité électrique (EC) instable dans la zone racinaire ;
- stress hydrique pendant les périodes de pointe ;
- une mauvaise aération des racines due à un arrosage excessif ;
- une croissance inégale entre les zones d'irrigation ; et
- détection tardive des problèmes liés aux pompes, aux vannes, aux filtres ou aux canalisations.
Un système basé sur des capteurs ne nécessite pas de supprimer complètement l'irrigation programmée. Dans de nombreux projets, la meilleure approche consiste à conserver la commande temporisée tout en utilisant les seuils des capteurs, les alarmes et les données de tendance pour ajuster le programme de manière intelligente.
Les capteurs les plus utiles pour l'irrigation en serre
Un système efficace de surveillance des serres combine généralement plusieurs types de mesures. Aucun capteur ne peut à lui seul rendre compte de l'état global de la culture, de l'eau et de l'environnement de culture.
1. Température, humidité et conductivité électrique (CE) du sol ou du substrat
Pour les cultures en pleine terre ou dans des substrats adaptés, un capteur combiné de température, d'humidité et de conductivité (EC) fournit trois mesures essentielles provenant de la zone racinaire.
L'humidité indique si la zone racinaire devient trop sèche ou reste humide trop longtemps. La température permet d'expliquer les variations de l'activité racinaire et de l'absorption d'eau. La conductivité électrique (CE) indique la concentration en sels dissous autour des racines et peut aider à identifier une accumulation de sel, une concentration excessive d'engrais ou un lessivage insuffisant.
Le capteur trois-en-un disponible prend en charge :
- mesure de la température du sol ou du substrat de -40 à 80 °C ;
- mesure de l'humidité de 0 à 100% ;
- Mesure de la conductivité électrique jusqu'à 10 000 µS/cm ;
- Indice de protection IP68 pour une installation sur site ; et
- RS485 Modbus ou sortie 4–20 mA en option.
Pour une gestion efficace de l'irrigation, l'emplacement des capteurs est tout aussi important que leurs caractéristiques techniques. Les mesures doivent refléter la zone racinaire active, et plusieurs capteurs peuvent s'avérer nécessaires lorsque les plates-bandes, les substrats, les stades de croissance des cultures ou les zones d'irrigation varient.
2. Température de l'air et humidité relative dans la serre
La température de l'air et l'humidité relative ont un impact sur la transpiration et, par conséquent, sur la vitesse à laquelle les cultures consomment l'eau. Le suivi de ces deux paramètres permet également au système de contrôle de calculer ou d'estimer des indicateurs tels que le déficit de pression de vapeur, qui peuvent s'avérer plus révélateurs que la température seule.
Le capteur de température et d'humidité pour serre proposé fonctionne sur une tension de 9 à 24 V CC, est doté d'un boîtier IP65 et prend en charge la communication Modbus RS485. Des versions standard et à haute précision sont disponibles, en fonction des besoins de surveillance.
Ces mesures peuvent être utilisées pour les tableaux de bord, les alarmes et la gestion coordonnée des équipements d'irrigation, de ventilation, de refroidissement et d'humidification.
3. Concentration en CO₂
Le CO₂ ne permet pas de mesurer directement les besoins en irrigation, mais il constitue un élément important de l'environnement de la culture. La concentration en CO₂ interagit avec la lumière, la température et la croissance des plantes ; elle fournit donc des informations utiles pour analyser la consommation d'eau et le rendement des cultures.
Le capteur de CO₂ pour serre disponible mesure des valeurs comprises entre 0 et 5 000 ppm et communique via le protocole Modbus RS485. Un capteur combiné de CO₂, de température et d'humidité est également disponible lorsque l'on privilégie un point de surveillance compact.
4. Rayonnement photosynthétiquement actif
Le rayonnement photosynthétiquement actif, ou PAR, mesure la partie de la lumière utilisée par les plantes pour la photosynthèse. Un rayonnement plus intense entraîne généralement une augmentation de la transpiration et peut modifier rapidement les besoins en irrigation, en particulier par temps chaud.
L'ajout d'un capteur PAR permet au système de comparer l'humidité de la zone racinaire et la consommation d'eau avec la lumière réellement disponible pour la culture. Il permet également de mettre en place des stratégies d'irrigation basées sur le rayonnement cumulé plutôt que sur l'heure seule. Le capteur PAR disponible couvre la bande de longueurs d'onde de 400 à 700 nm et prend en charge la communication Modbus RS485.
5. Température et humidité de la surface des feuilles
La température à la surface des feuilles peut révéler un stress des cultures qui n'est pas immédiatement perceptible à partir de la température de l'air. Les données relatives à l'humidité de surface peuvent également aider les agriculteurs à évaluer les conditions propices à la condensation et aux risques de maladies.
Le capteur de surface foliaire disponible mesure la température de -20 à 80 °C et l'humidité de surface de 0 à 100%, avec une sortie Modbus RS485. Il doit être utilisé dans le cadre d'une stratégie de surveillance plus large plutôt que comme seul critère pour prendre des décisions en matière d'irrigation.
6. Conducibilité électrique (CE) et pH de l'eau d'irrigation
Dans les systèmes de fertigation, la conductivité électrique (CE) et le pH de l'eau d'irrigation constituent des paramètres de contrôle essentiels.
La conductivité électrique (CE) permet une mesure indirecte de la quantité totale d’ions dissous et est couramment utilisée pour vérifier la concentration en nutriments. Le pH influe sur la disponibilité des nutriments et sur la stabilité de la solution nutritive. Des mesures en continu peuvent aider le système à détecter les écarts de dosage avant qu’une solution mal mélangée n’atteigne une grande surface de culture.
Des capteurs de conductivité (EC) de l'eau, de pH de l'eau et combinés EC/pH sont disponibles avec une communication Modbus RS485. Le capteur de pH de l'eau autonome couvre une plage de pH comprise entre 0 et 14, avec une précision déclarée de ±0,1 pH. Le choix final doit être fondé sur la concentration en nutriments prévue, la température de l'eau, le mode d'installation ainsi que les procédures de nettoyage et d'étalonnage requises.
Dans les systèmes hydroponiques à recirculation, il est souvent utile de mesurer à la fois la solution d'alimentation et la solution de retour. La comparaison de ces mesures permet au cultivateur de mieux cerner les changements qui se produisent lorsque l'eau traverse la culture.
7. Surveillance du débit, de la pression et du niveau des réservoirs
Les capteurs environnementaux et de nutriments fournissent des informations sur la qualité de l'eau et l'état des cultures, mais ce sont les mesures hydrauliques qui permettent de vérifier si l'irrigation est effectivement mise en œuvre.
Les débitmètres permettent de détecter une consommation d'eau anormalement élevée ou faible. Les capteurs de pression permettent d'identifier des filtres bouchés, des fuites dans les canalisations, des problèmes de pompe ou des différences de pression entre les zones. Les capteurs de niveau des réservoirs permettent d'éviter que les pompes ne fonctionnent à sec et contribuent à automatiser la préparation, le transfert et le réapprovisionnement en eau.
Ensemble, ces mesures permettent d'obtenir une image plus complète que les seules données sur l'humidité du sol.
Architecture du système de surveillance des serres via Modbus RS485
Le protocole RS485 Modbus est largement utilisé dans la surveillance agricole, car il permet à plusieurs appareils de partager un bus de communication sur des distances relativement longues. Dans une installation type, les capteurs sont connectés à un automate programmable (API), à un contrôleur ou à une unité d'acquisition de données locale. Le contrôleur interroge chaque appareil, applique la logique programmée et commande les pompes, les électrovannes, les équipements de dosage, les ventilateurs ou les alarmes.
Une séquence de commande simplifiée pourrait fonctionner comme suit :
- Le programmateur mesure l'humidité de la zone racinaire, la conductivité électrique (EC) et la température dans chaque zone d'irrigation.
- Les mesures de la température de l'air, de l'humidité et du PAR indiquent les besoins actuels des cultures.
- Les capteurs de conductivité et de pH installés dans les cuves ou les conduites permettent de contrôler la solution nutritive.
- Les mesures de débit et de pression confirment que l'irrigation démarre et fonctionne normalement.
- Le programmateur automatique (PLC) règle la durée, la fréquence ou la priorité des zones d'arrosage dans les limites de fonctionnement autorisées.
- Les valeurs anormales déclenchent une alarme locale ou, si nécessaire, sont transmises via une passerelle vers une plateforme distante.
Cette architecture locale est particulièrement utile pour les exploitations agricoles commerciales qui disposent déjà d'un automate programmable (PLC) pilotant d'autres équipements. Des passerelles optionnelles peuvent être ajoutées pour la transmission de données à distance, mais l'accès au cloud n'est pas nécessaire pour les fonctions essentielles de détection et de contrôle.
Avant de choisir le matériel, le fournisseur et l'intégrateur système doivent vérifier les adresses des capteurs, les paramètres de communication, les tables de registres, la topologie du câblage, le blindage, la mise à la terre, la puissance disponible et la longueur maximale des câbles.
Ce que révèlent les projets et essais récents
Des travaux récents plaident en faveur du passage d'un système de programmes d'irrigation fixes à un système d'irrigation basé sur la mesure.
Une étude publiée en 2026 dans la revue Revue d'ingénierie du bâtiment a décrit un système intégré de surveillance et d'irrigation destiné à une serre agrivoltaïque pilote en Italie. La plateforme utilisait plus de 100 capteurs pour mesurer les conditions environnementales, pédologiques, phytosanitaires et énergétiques. Son architecture de contrôle comprenait une communication RS485 Modbus RTU et un système d'irrigation par secteur, démontrant ainsi comment plusieurs sources de données peuvent être intégrées au sein d'une seule plateforme de contrôle de serre.
Dans un autre essai d'irrigation en tunnel haut rapporté par L'irrigation aujourd'hui En juin 2026, la programmation basée sur des capteurs de sol a permis d'augmenter les rendements en tomates et en poivrons de 20% et 19%, respectivement. L'efficacité de l'utilisation de l'eau a augmenté de 1 30% pour les tomates et de 40% pour les poivrons dans cette étude particulière.
Ces résultats ne doivent pas être considérés comme une garantie de performance pour chaque exploitation agricole. La variété des cultures, le climat, le substrat, la conception du système d’irrigation, l’emplacement des capteurs et les paramètres de régulation ont tous une incidence sur les résultats. Ils illustrent toutefois un principe important : les décisions en matière d’irrigation sont plus efficaces lorsque le système de régulation est capable de s’adapter aux conditions réelles de la zone racinaire, plutôt que de se baser uniquement sur une minuterie fixe.
Choix des capteurs pour les serres de culture en pleine terre, sur substrat et hydroponiques
La composition d'un ensemble pratique de capteurs intelligents pour serre dépend de la culture et de la méthode de culture.
Pour les légumes cultivés en pleine terre, une première approche pratique pourrait inclure des capteurs de température, d'humidité et de conductivité (EC) du sol, des capteurs de température et d'humidité de la serre, la mesure du PAR, ainsi que le contrôle de la conductivité et du pH de l'eau, du débit et de la pression.
Pour les fraises ou les tomates cultivées sur substrat, les producteurs peuvent associer la surveillance de l'humidité et de la conductivité électrique (CE) du substrat à celle du volume de drainage, de la CE et du pH des eaux de drainage, ainsi qu'aux mesures climatiques et aux données de rayonnement. L'objectif est de comprendre à la fois ce qui est apporté à la zone racinaire et ce qui en est évacué.
Dans le cas de la culture hydroponique en recirculation de la laitue, la priorité est généralement accordée à la conductivité électrique (EC), au pH, à la température, au niveau et au débit du réservoir de nutriments et de l'eau de retour. La température de l'air, l'humidité, le CO₂ et le PAR permettent d'expliquer les variations de l'absorption et des besoins de la culture.
Dans les pépinières, où les plantes sont souvent de petite taille et où les zones d'irrigation sont nombreuses, l'uniformité et la surveillance au niveau de chaque zone revêtent une importance particulière. Les capteurs doivent être choisis et positionnés en fonction du type de bac, du volume de substrat et du stade de développement des plantes.
Questions à se poser avant de demander un devis
Pour configurer un système de capteurs fiable pour serre intelligente, préparez les informations suivantes :
- types de cultures et stades de croissance ;
- surface de la serre et nombre de zones d'irrigation ;
- méthode de culture : en terre, sur substrat, en culture hydroponique ou aéroponique ;
- irrigation à écoulement libre ou par recirculation ;
- le nombre et la capacité des réservoirs d'eau et d'engrais ;
- débit d'irrigation et pression de service ;
- qualité de l'eau d'alimentation et méthode de traitement ;
- mesures et points de contrôle requis ;
- marque et protocole de communication actuels de l'automate programmable ou du contrôleur ;
- alimentation électrique disponible ;
- les longueurs de câble et le type d'architecture privilégié (câblée ou sans fil) ; et
- qu'il s'agisse d'une commande locale, d'une surveillance à distance ou des deux.
Ces informations permettent d'adapter le nombre de capteurs, leur plage de mesure, leur signal de sortie et les accessoires d'installation au projet, plutôt que de proposer une solution générique.
De la surveillance à de meilleures décisions en matière d'irrigation
Les capteurs intelligents pour serres apportent une valeur ajoutée lorsque leurs mesures permettent de prendre des décisions en temps opportun. Un système efficace doit aider les producteurs à répondre à quatre questions fondamentales :
- Les cultures ont-elles besoin d'eau en ce moment ?
- La solution nutritive se situe-t-elle dans les plages de valeurs d'EC et de pH requises ?
- Chaque zone d'irrigation a-t-elle reçu la quantité d'eau appropriée ?
- Le réchauffement climatique entraîne-t-il une augmentation ou une diminution de la demande en produits agricoles ?
En analysant conjointement les données relatives au sol ou au substrat, à l'eau, au climat et au régime hydraulique, les producteurs peuvent détecter les problèmes plus tôt et optimiser la régularité de l'irrigation. Cette visibilité revêt une importance encore plus grande pendant les périodes de canicule et de pénurie d'eau. Le choix de capteurs intelligents pour serre, organisés en un système coordonné, facilite également l'intégration ultérieure d'un automate programmable (PLC) et le dépannage.
Wewin Smart Agri peut configurer des capteurs de serre et des solutions de surveillance Modbus RS485 en fonction de la culture, du système d'irrigation et du système de contrôle existant. Pour recevoir une liste de capteurs recommandés, veuillez indiquer la superficie de votre serre, la culture, la méthode de culture, le nombre de zones d'irrigation, la source d'eau, le modèle de programmateur ou d'automate programmable, le protocole de communication requis et l'emplacement du projet.
Foire aux questions
Quel est le capteur le plus important pour l'irrigation des serres ?
Il n'existe pas de capteur unique qui convienne à tous les projets. L'humidité du sol ou du substrat constitue souvent le point de départ, mais la conductivité électrique (CE) et le pH de l'eau, la température et l'humidité de l'air, le débit, la pression et le niveau dans le réservoir peuvent revêtir une importance tout aussi grande. La combinaison adéquate dépend de la culture et de la méthode d'irrigation.
Les capteurs de serre permettent-ils de contrôler automatiquement l'irrigation ?
Oui. Les capteurs peuvent transmettre des mesures à un automate programmable (PLC) ou à un programmateur d'irrigation, qui actionne ensuite les pompes et les vannes en fonction de seuils programmés, de plannings et de règles de sécurité. Le système de commande automatique doit comporter des seuils d'alarme et des fonctions de commande manuelle.
Le protocole Modbus RS485 est-il adapté à une serre commerciale ?
Oui. Le protocole Modbus RS485 est couramment utilisé pour la surveillance filaire dans les secteurs industriel et agricole. Il prend en charge plusieurs appareils sur un même bus et s'intègre à de nombreux automates programmables (PLC) et contrôleurs. Un câblage, un adressage, une terminaison, un blindage et une mise à la terre corrects sont essentiels.
De combien de capteurs de sol ou de substrat une serre a-t-elle besoin ?
La quantité dépend du nombre de zones d'irrigation et de la diversité des caractéristiques de la serre. Selon les cultures, les substrats, les altitudes, les longueurs de canalisations ou les zones climatiques, des points de surveillance distincts peuvent s'avérer nécessaires. Un seul capteur pour l'ensemble d'une serre est rarement représentatif lorsque les conditions varient considérablement.
À quelle fréquence faut-il étalonner les capteurs de conductivité électrique (EC) et de pH ?
La fréquence d'étalonnage dépend du capteur, de la solution nutritive et des conditions d'exploitation. Suivez les instructions du fabricant et vérifiez régulièrement les mesures à l'aide de solutions de référence adaptées. Le nettoyage et l'étalonnage doivent être intégrés au plan d'entretien de l'exploitation.
Le système peut-il fonctionner sans surveillance via le cloud ?
Oui. Les capteurs peuvent être connectés directement à un automate programmable (PLC) ou à un contrôleur local pour permettre la surveillance sur site et le contrôle automatique. Un accès à distance peut être mis en place via une passerelle si nécessaire, mais cela n'est pas indispensable pour un fonctionnement local de base.
Sources
- Centre commun de recherche de la Commission européenne : Un temps exceptionnellement sec et chaud menace les cultures d'été
- Revue d'ingénierie du bâtiment: Conception et mise en œuvre d'un système intégré de surveillance du microclimat, de l'irrigation et des installations photovoltaïques pour une serre agrivoltaïque pilote
- L'irrigation aujourd'hui: La programmation de l'irrigation à l'aide de capteurs de sol dans les serres tunnels améliore le rendement et l'efficacité hydrique